Colaboração LIGO, Virgo e KAGRA desenvolve técnica de ‘afinação automática’ para detectores de ondas gravitacionais

Uma colaboração internacional de astrofísicos demonstrou que é possível usar os próprios sinais do cosmos para corrigir distorções nos instrumentos mais sensíveis já construídos pela humanidade.

A técnica, batizada de calibração astrofísica, funciona de forma análoga ao Auto-Tune da indústria musical. Ela compara o sinal previsto pelas leis da relatividade geral com o sinal efetivamente captado pelo detector e, a partir dessa diferença, identifica e corrige erros de medição em tempo real.

O avanço foi publicado na revista Physical Review Letters pela colaboração internacional LIGO, Virgo e KAGRA (LVK). A rede reúne observatórios nos Estados Unidos, na Itália e no Japão.

Conforme detalha o portal Phys.org, a equipe utilizou dois sinais gravitacionais excepcionalmente intensos para validar o método. O primeiro, denominado GW240925, foi gerado pela fusão de dois buracos negros com massas de aproximadamente nove e sete vezes a do Sol, a mais de um bilhão de anos-luz da Terra.

O segundo sinal, GW250207, foi o segundo mais intenso entre os quase 200 eventos detectados pela colaboração desde a primeira detecção histórica, em 2015. Ele resultou da colisão de dois buracos negros com massas de cerca de 35 e 30 vezes a do Sol, a aproximadamente 600 milhões de anos-luz de distância.

O desafio que motivou o desenvolvimento da técnica foi um problema técnico no detector LIGO Hanford, localizado no estado de Washington, nos EUA. No caso do GW240925, havia um erro temporário de calibração que foi monitorado e posteriormente corrigido, permitindo verificar a eficácia do novo método em um cenário com falha conhecida.

Para o GW250207, o detector estava sendo reativado e nem todos os sistemas de monitoramento estavam operacionais. Sem a calibração astrofísica, os dados do LIGO Hanford teriam sido descartados, comprometendo tanto a força do sinal quanto a capacidade de localizar os eventos no céu.

O doutor Christopher Berry, do Instituto de Pesquisa Gravitacional da Universidade de Glasgow, no Reino Unido, e coautor do estudo, explicou que as ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo que esticam e comprimem o espaço. ‘Elas são minúsculas quando chegam à Terra, milhões de anos após os eventos que as criaram’, disse Berry. ‘Cada sinal produz seu próprio chirp característico, e esses chirps codificam uma riqueza de informações sobre suas fontes — massas, spins, distância e localização.’

A doutora Ling Sun, da Universidade Nacional da Austrália e editora responsável pelo artigo, destacou a importância estratégica dos dois sinais escolhidos. ‘A intensidade desses sinais foi notável, com relações sinal-ruído muito elevadas em comparação com muitas de nossas outras detecções’, afirmou Sun.

O doutor Daniel Williams, também do Instituto de Pesquisa Gravitacional da Universidade de Glasgow, ressaltou que a conquista reflete uma década de aprendizado acumulado sobre todo o pipeline de análise. ‘Na rara ocasião em que algo dá errado com um detector, agora temos métodos robustos de compensação’, declarou Williams.

O professor Stephen Fairhurst, da Universidade de Cardiff e porta-voz da Colaboração Científica LIGO, apontou que a melhoria na localização espacial dos eventos tem consequências que vão além da astrofísica pura. A precisão na determinação da posição dos eventos no céu é fundamental para testar conceitos como a taxa de expansão do universo — a chamada constante de Hubble —, cujo valor ainda é objeto de debate na comunidade científica.

‘Estamos passando da era das primeiras descobertas para a era da astronomia gravitacional de precisão’, afirmou Fairhurst. A publicação coincide com dez anos da histórica divulgação no Physical Review Letters que anunciou ao mundo a primeira detecção de ondas gravitacionais — feito que rendeu o Prêmio Nobel de Física.

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